谈工程质量谈建筑材料对混凝土结构工程质量影响

摘要：混凝土工程的质量问题, 多年来一直是人们关心和研究的问题, 从材料角度, 不仅仅在使用时要满足技术标准, 同时, 针对不同的混凝土结构, 从材料选用, 配合比设计及选择入手, 利用各种外加剂、掺加掺和料来改善混凝土的工作性, 提高混凝土的结构强度, 同时做到经济耐久。本文探讨了建筑材料对混凝土结构工程质量的影响。
关键词：建筑材料；混凝土；结构工程；质量；措施

一、建筑材料引起的质量问题分析

水泥混凝土是以水泥为结合料, 将矿质材料胶结成为具有一定力学性能的一种复合材料的总称。那么, 其组成材料的质量对混凝土工程的质量必然
有着重要的影响。

1、 胶凝材料

对混凝土的质量有着至关重要的是胶凝材料，也就是我们通常说的水泥，尤其以硅酸盐水泥及其变种，其作用主要是在与水的作用下水化，经由水化产物硬化、固化、胶结其他散料，结成具有强度的整体。
（1）水泥品种
选择水泥品种的时候，要参考当地施工的气候、工程使用的性质、成本等因素。水泥的不同品种，甚至是同一种品种的水泥由于其某些成分的差异而产生千差万别的性能都是非常有可能的。在选择水泥的品种时出现失误，可能会导致工程质量下降，如出现抗干缩性能和抗冻性降低、早起强度不高、容粉、侵蚀性能弱等。
对于早强型普通硅酸盐水泥的铝酸三钙，国家标准规定的含量为3%～7%，如果水泥中的铝酸三钙的含量超过了这个标准量，那么这种品种的水泥会出现早期强度过高，收缩率大，在储存过程中很容易出现凝结硬化的现象，所以选择使用这种水泥时，一定要采取有效的技术措施控制其体积收缩，避免开裂的现象发生。
（2）水泥细度
细度是指水泥颗粒的粗细强度。水泥颗粒的粗细直接影响水泥的凝结硬化速度、强度、需水量、干缩性、水化热、析水率等一系列性能。水泥颗粒越细，水化作用越迅速充分，凝结硬化速度越快，早期强度越高。但是水泥磨得过细，不仅耗能大，而且成本高，容易与空气中的水分和二氧化碳反应。所以，不适宜久放。同时水泥磨得过细在硬化时还会产生较大的收缩，降低混凝土抗冻融循环的耐久性。一般认为，水泥颗粒小于40 μm 时，具有较高活性。大于90 μm 时活性较小，仅仅能起到填充的作用。
（3）水泥的安定性
水泥安定性是指水泥浆体在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。如果水泥在凝结硬化后产生不均匀的体积变化，也就是所谓的体积安定性不良，就会产生翘曲和开裂，降低结构质量，甚至引起严重的事故。水泥体积安定性不良一般是由于熟料中所含的游离氧化钙和游离氧化镁或掺入的石膏过多引起的。游离氧化钙和游离氧化镁在过烧状态时水化速度慢，它在水泥凝结硬化后才慢慢开始水化，水化引起体积膨胀，使水泥开裂。当石膏掺量过多时，在水泥硬化后，它还会继续与固态的水化铝酸钙反应，生成钙矾石，体积约膨胀

1.5 倍，引起硬化水泥石的开裂。

2、集料
混凝土由6 种组分材料混合而成：胶凝材料、砂、石、水、化学添加剂和矿物掺合料。砂石材料一般占混凝土体积的3/4，因此集料的质量对混凝土结构工程的变形、耐久性和强度都有着重要的影响。
（1）集料的级配
较好的级配应当是集料的空隙率要小，以节约水泥用量；集料总表面积要小，以减少湿润集料表面的需水量；要有适当的细集料，以满足混合料工作性的要求。因此，良好的集料级配可用较少的加水量制得流动性好、离析泌水少的混合料，并能在相应的成型条件下，得到均匀密实的混凝土，同时达到提高强度、耐久性、节约水泥的效果。
（2）骨料
骨料是颗粒状材料，大部分取自天然岩石、破碎的岩石或天然砂子。骨料主要用作经济型的填充材料，它能使混凝土具有较好的体积稳定性和耐磨性。混凝土骨料应具有质地坚硬，有一定的强度，且不含有害杂质，含泥量应在标准规定的范围内。骨料的含泥量是指粒径小于0.075 mm 的尘屑、淤泥和黏土的总含量。粗细骨料中所含泥土杂质对混凝土的和易性、硬化性、抗冻性、抗渗性和收缩性都有一定的影响，而且对高强混凝土影响更甚。不同强度等级的混凝土对粗细骨料的含泥量要求见下表：
对抗冻抗渗或其他特殊要求的混凝土粗骨料中含泥量不应大于1%，细骨料不应大于3%。粗骨料中的泥块在混凝土搅拌过程中部容易被破碎，它仍以块状存在于混凝土中，形成极薄弱的区间，蔗堆混凝土的强度、抗冻性、抗渗性的影响比含泥量危害更大。所以，要严格控制泥块的含量。

二、材料配合比设计对混凝土工程质量的影响

混凝土配合比设计的目的是保证工程质量。优质的混凝土应具备良好的工作性，硬化后具有足够的强度及必要的耐久性。但根据不同的混凝土结构工程要求不同，其配合比也不同，不良的配合比设计将引起混凝土结构工程的质量。

1、 水灰比的影响

水泥浆的稠度取决于水灰比，在固定用水量的条件下，水灰比小时，会使水泥浆变稠，拌和物流动性小；若加大

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水灰比，可使水泥浆变稀，流动性增大，但会使拌和物流浆、离析，严重影响混凝土的强度。

2、水泥用量的影响

水泥用量由强度、耐久性、和易性、成本几方面因素确定，选择时需兼顾。水泥用量不够时，将会导致下列缺陷。混凝土粘聚性差，施工时易出现离析，硬化后混凝土强度低，耐久性差，耐磨性差，粉、翻砂。集料间的水泥浆润滑不够施工流动性差，混凝土难于成型密实。但水泥用量也不可过多过，多的水泥用量不仅提高造价，同时还会导致混凝土硬化后收缩增大，由此引起干缩裂缝增多。

三、建筑材料引起的混凝土结构工程质量问题的防治

引起混凝土结构工程破坏的因素及防治措施很多,本文仅从材料方面分析由材料引起的混凝土结构工程的质量问题和防治措施。

1、采取措施减少温度开裂

当采用早强型普通硅酸盐水泥时,由于其凝结硬化快,放热量大,若控制不当将产生大的温度应力而导致开裂,为此,可以选用低热水泥,降低水泥用量,或掺入适量的外掺料,如掺入20 %～30 %的粉煤灰, 降低混凝土的水化热。胶结材料的最终水化热一般控制在220～250 J / g。另外,改善骨料级配,在现场条件许可和保证质量的前提下,尽可能选择粒径较大的骨料,因为好的级配可以在保证混凝土技术性质的同时,可以减少水泥用量,减少收缩裂缝。

2、避免由于碱集料反应而造成开裂

使用安全集料, 即经化学法、砂浆棱柱体法确定无害的集料。当使用活性集料时, 应使用低碱水泥。

3、 掺入掺合料或外加剂改善混凝土性能

掺入适量的外加剂可以改善混凝土的和易性、强度、耐久性,还可以降低造价。如掺加减水剂,在保持用水量和水泥用量不变时,可增大混凝土的流动性;保持混凝土工作性和水泥用量不变,可减少用水量提高强度;保持强度不变,可节约水泥等;再如,在混凝土中掺加引气剂,经搅拌能引入大量分布均匀的微小气泡能够改善混凝土的工作性,并在硬化后仍能保留微小气泡以改善混凝土抗冻融耐久性。现有资料表明,利用大掺量矿物掺合料来配制混凝土,是减少开裂以改善耐久性非常有效也十分经济的技术措施,同时,掺加掺合料还可以起到拟制碱集料反应的发生。与矿渣相比,掺加粉煤灰,尤其是采用大掺量粉煤灰混凝土,改善早期热开裂更为有效。混凝土浇筑初期,应在表面洒水覆盖,目的是防止表面裂缝。

四、防止裂缝的措施

1、减小温度收缩的措施

(1) 避免高温和大风天气下施工,由于混凝土面迅速失水,引起混凝土表面干缩,产生表面裂纹。
(2) 降低水泥用量,减少温度收缩。使用低热水泥及减少水泥用量也可以降低混凝土收缩。水泥水化热对混凝土的升温影响很大,水泥品种不同,水化热相差很大,所以要使用低热水泥或中热水泥。减少水泥用量的主要措施是选择粗细骨料级配良好且最大粒径尽可能大的骨料。另外砂率小,比表面积小也能节省水泥。采用粗砂比细砂可以省水泥,满足混凝土和易性条件下尽可能降低塌落度,这样可以减少用水量和水泥用量,掺减水剂,也可以减少水泥用量。

2、减少干燥收缩裂缝的措施

尽量减少混凝土的单位用水量。混凝土干缩主要是混凝土中多余的水分不断蒸发所致。据有关研究表明,水泥水化所需的水量只有水泥重量的20 %左右。而实际工程上应用的水灰比要比这大的多,因而干缩也比较大,因此必须严格控制水灰比,减少混凝土单位用水量。
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